5G UDN中多天线传输技术研究

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超密集网络(UDN)是5G架构中一项重要的部署方案,通过小区密集化部署来增强覆盖,抵消掉毫米波技术(mmWave)引入的高路损,从而大幅度提升数据率。考虑到部署的灵活性,基于随机几何的随机网络(RN)引起广大学者关注。然而UDN会带来强干扰问题,尤其是RN拓扑的部署会使小区边缘用户性能严重下降,而多天线传输技术可以很好地缓解干扰问题,从而提升系统的公平性与吞吐量。本论文以5G多天线传输中典型技术——波束赋形和多点协调(CoMP)为主要研究内容,论述了这两项技术在5GUDN中的应用。本文简要介绍了5G的研究背景与核心技术,对UDN、波束赋形与CoMP进行了详细的阐述,并基于UDN资源分配问题对波束赋形与CoMP展开了深入的研究。对波束赋形的研究基于Butler Matrix波束切换系统,并在此基础上提出相应的系统模型,为了减小小区内波束间干扰的影响,提升用户数据率,本文提出一个基于双目标非线性整数优化模型,并提出一种基于干扰吸引的波束分配算法(IABA)来简化实现。仿真结果表明,与其他算法相比,IABA实现了公平性与系统容量的一个很好的折衷。对CoMP的研究主要以联合传输分簇技术形式展开,主要研究内容为5G UDN随机网络拓扑下以用户为中心(user-centric)分簇算法。本文提出了联合传输系统模型,并在此基础上提出一种基于负载均衡的交互式分簇算法(ICLB)。该算法通过三阶段交互来动态地实现了负载均衡策略。仿真结果表明ICLB大大提升了系统公平性。
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